畢業(yè)設(shè)計（論文）-鉆曲軸法蘭螺栓底孔專用機床設(shè)計說明書

目錄TOC\o"1-9"\h\u6545設(shè)計總說明 114272INTRODUCTION 2236411.緒論 423242.設(shè)計任務(wù) 5186512.1任務(wù)的內(nèi)容與要求 5326723.夾具的初步設(shè)計 514003.1夾緊裝置應(yīng)具備的根本要求 541373.2夾緊力方向和作用點的選擇 629024.專用機床的總體設(shè)計 7144034.1確定切削用量以及選擇刀具 7178064.1.1確定工序間的余量 7212914.1.2選擇切削用量 7298974.1.3確定需要的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度 7122205.機床總體設(shè)計――三圖一卡 8250675.1被加工零件工序圖 869065.2加工示意圖 8222485.3選擇刀具、對刀裝置 9112645.3.1刀具選擇 960165.3.2鉆套高度和排屑間隙 9174945.4初定主軸的類型、尺寸和外伸長度 983835.5確定動力部件的工作循環(huán)及其工作行程 1040895.6機床聯(lián)系尺寸圖 10280005.7動力部件的選擇 11272885.8機床裝料高度確實定 12119275.9多軸箱的輪廓尺寸 12317045.10機床生產(chǎn)率計算卡 1491576.多軸箱設(shè)計 16109116.1專用機床多軸箱的用途及分類 16207656.2通用多軸箱的組成和通用部件 16183496.3多軸箱的通用零件 1752046.4多軸箱結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計算 1746226.4.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 18204176.4.2主軸外伸尺寸及切削用量 1931246.4.3動力部件 19265306.4.4主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 1937656.5主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算 20272296.5.1主軸分布類型 20117626.5.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 20292606.6強度校核 2377036.6.1主軸的強度校核 2378096.6.2齒輪的強度校核 26228656.7多軸箱的坐標計算 30241677.專用機床多軸箱裝配圖設(shè)計 31126807.1通用多軸箱總圖設(shè)計 31184737.1.1主視圖和側(cè)視圖 31283317.1.2展開圖 31114307.2主軸和傳動軸 31194868.三維實體造型設(shè)計 32224489.總結(jié) 372163210.參考文獻 3810028鳴謝 39設(shè)計總說明本論文主要說明鉆曲軸法蘭螺栓底孔專用機床設(shè)計的根本過程和要求。專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍，一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時,工件一般不旋轉(zhuǎn),由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動,來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計和制造周期。因此專用機床兼有低本錢和高效率的優(yōu)點,在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動生產(chǎn)線。論文主要內(nèi)容包括四大局部:〔1〕、制定工藝方案通過了解被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機床的結(jié)構(gòu)特點等，確定在專用機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖?！?〕、專用機床的總體設(shè)計確定機床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計算切削用量及機床生產(chǎn)效率、繪制機床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖?！?〕、專用機床部件設(shè)計包括專用多軸箱的設(shè)計，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干預(yù)，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計，軸承的選用及電機的選擇等?！?〕、專用夾具的設(shè)計定位加緊裝置為手動控制。保證夾緊過程可靠，夾緊力的大小適當，振動小，不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。且操作簡單方便、省力、平安、結(jié)構(gòu)性好，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)力求簡單，緊湊，便于制造和維修另外，本文還涉及到大量的設(shè)計和計算，包括：〔1〕、主軸的選擇和傳動布置，以保證加工過程中被加工零件的精度；〔2〕、傳動軸的設(shè)計和校核，以保證軸的剛度；〔3〕、齒輪的設(shè)計、計算、對齒輪的強度和剛度進行校核；多軸箱局部是本次設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，本次設(shè)計中它的設(shè)計既要保證工作臺的運動的合理、平衡和準確，又要滿足工作要求。在本文中的大量設(shè)計、計算使它在理論上滿足了設(shè)計和工作的要求。關(guān)鍵字：專用機床；設(shè)計；過程；功能INTRODUCTIONThisthesismainlyelucidatesthebasicprocessandrequirementsthatdesignofthespecialpurposemachine.Combinationmachineisdesignedaccordingthefundamental,Specialpurposemachinetoolscommonlyusedmulti-spindle,multi-tool,process,surfaceortransferprocessingwayatthesametime.Itsproductionefficiencyseveraltimesormorehigherthanthegeneralmachinetoolsandiscommonlyusedinprocessingboxorspecialshapeparts.Whentheworkpiecesaregenerallynotrotate,thebytherotationofthetoolmovementandrelativefeedmovementofcuttingtoolandworkpiece,toimplementadrilling,reaming,counterboring,reaming,boring,millingplane,cylindricalinternalandexternalscrewthreadandcuttingprocessingandface,etc.Duetogmpartshavestandardizationandseriation,canbeflexiblyconfiguredaccordingtoneed,toshortendesignandmanufacturingcycle.Sospecialpurposemachinetoolhasboththeadvantagesoflowcostandhighefficiency,iswidelyusedinlarge,massproduction,andcanbeusedtoformautomaticproductionline.Themainpartincluding:FormulatingtechnologicalplanWe,velearnedthecharacteristicofthepartdesigned,accuracyandspecification,locatingandfixing,productivityandmachiningstructurebythepractice.Thenthetechnologicaloperationandworkordercanbedeterminedwhichcanbefinishedincombinationmachine.SpecialpurposemachineframedesignTodeterminestheinterrelationofthedifferentpartinthemachiningtool,selectgeneralpartsandtooloriented.Thencomputecutfeedandproductivityfinallydrawasketchmapofthemachine.SpecialpurposemachinepartsdesignIncludingheadstock、propertransmissionlayout、shaftandgearmovefreelywithoutinterferencewhichensurethestabilityandaccuracyduringtransmission,thendesigndedicatedselectbearingsandengineetc.(4)Hydraulicpressureequipmentdesignslipwayandlocatingandfixingdeviceareallcontrolledbyhydraulicpressure.Itadoptsmanyhydrauliccontrolvalves,whichensurethestability,circulationandaccuracy.Inaddition,thethesisdealswithamountofcomponentsdevicesandcalculations,including:Choiceofthemainshaftanddisposaloftransmission,bydoingsotoensuretheaccuracyofcomponentsmachininginprocesswhenthemainshaftrotating;Thedeviceandcheckofthetransmissionshaft,soitcanassuretherigidityoftheshaftisallowable;(3)Geardeviceandcalculations,checktheperformanceinthestrengthandrigidityofit;headstockisaveryimportantpartinthisthesis,thedesignofitherenotonlyensurestherationality、equipoiseandstabilityofthemotionoftheslipway,butalsosatisfiestherequirementsofdifferentworkenvironment.Somanydesignandcalculationsaboutitinthisthesissuggeststhissystemfullymeetstherequirementsindesignandworktheoretically.Keywords:spcialpurposemachine;design;process;function.加工曲軸法蘭底盤螺栓孔專用機床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書1.緒論在現(xiàn)代制造業(yè)加工中，加工的方法有多種，如鑄造，鍛軋，焊接，切削加工等各種特種加工。加工零件時,有時候通用機床滿足不了要求,或者說是不能很好地滿足要求,通俗來說就是，有些特殊的零件，通用機床加工不了，但是有一些雖然能加工，但是精度或者粗糙度等等不能滿足要求。有些可以保證精度，但經(jīng)濟本錢高，效率低，這時候也要用到專用機床。這說明專用機床在一些專用零件的加工上站這很重要的地位的。縱觀機床的開展史，最原始的機床是在木料鉆孔的鉆床。當加工對象有木料過渡到金屬時，逐漸出現(xiàn)了其他機床，車床、刨床等。到了18世界末，瓦特創(chuàng)造了蒸汽機，蒸汽機提供了新的巨大能源，出現(xiàn)了各種新型的機床。十九世紀末，出現(xiàn)了皮帶拖動的機床。二十世紀以來，齒輪的出現(xiàn)，使得機床發(fā)生了根本性變革。隨著電氣，液壓等科技技術(shù)的出現(xiàn)在機床上，使得機床有了很迅速的開展，各種各樣的通用機床出現(xiàn)了。除此之外，更加專業(yè)化的各種各樣的專用機床出現(xiàn)了。由于專機的工藝、布局、機構(gòu)以及性能等都是針對特定的被加工零件設(shè)計的,因此易使機床結(jié)構(gòu)簡單、自動化和多刀加工,提高了生產(chǎn)率。專用機床一般采用多面、多刀、多工位、多軸等等同時加工，在很大程度上使得生產(chǎn)率提高，效率比通用機床好很多，而且加工出來的零件精度一般比通用機床的高。另外，一件件的通用部件組成了專用機床，絕大多數(shù)的通用組件已經(jīng)被系列化、標準化了，可根據(jù)需要靈活的組裝起來，能縮短設(shè)計時間。因此，專用機床可以廣泛應(yīng)用在大批量的生產(chǎn)線中。同時機床還可以組成自動生產(chǎn)線，使得工人的工作變得更輕松，效率更高。汽車制造業(yè)的逐步興起，專用機床隨之而開展起來了。由于有一些在專用機床的部件被重復(fù)使用，因此這些部件慢慢的開展成為通用部件，這些促使組合機床逐步開展了。在美國1911年時，制造出了世界上最早的專用機床的組合機床是，廣泛用于汽車零件的加工。初段時期，每個機床制造廠都有自己的通用部件的標準。為了讓戶使用、維修過程的方便，各個機械制造廠把通用部件的互換性提高了，美國通用汽車公司、美國福特汽車公司在1953年與美國機床制造廠進行協(xié)商，從而使得組合機床得通用部件得以標準化原那么，即嚴格規(guī)定了各部件之間的聯(lián)系尺寸，但是沒有規(guī)定部件的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代工業(yè)運用領(lǐng)域中，尤其是在中國這樣的的制造業(yè)大國里，大多數(shù)機器零部件的制造都是用機床大批量完成的，組合機床在集成制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛了，而且能把生產(chǎn)力大大提高，因此研究與設(shè)計組合機床是具有重要的現(xiàn)實意義。組合機床的組成是根據(jù)加工工件的需要，把根底的通用部件和少量專用部件加以組成的。換句話說，組合機床是就是通用部件和專用部件的有機結(jié)合。通用部件全部都已經(jīng)標準化、系列化，可根據(jù)需要靈活的配置，從而縮短了設(shè)計和制造的周期，因此，專用機床不僅本錢低，而且效率高的，故可以應(yīng)用在大批、大量的生產(chǎn)中，并可以根據(jù)需要組成自動生產(chǎn)線。所以，對專用機床的研究具有重要的意義。專用機床部件的分類和組合機床是相類似的。通用部件在其功能上可分為支承部件、動力部件、控制部件、輔助部件和輸送部件等五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力滑頭、動力箱和切削頭。支承部件是用于安裝動力滑臺、輸送部件的通用部件，由中間底座、側(cè)底座、可調(diào)支架、支架、立柱底座和立柱等組成。輸送部件是用于輸送工件或者主軸箱到預(yù)定工位的部件，是由環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度回轉(zhuǎn)工作臺、往復(fù)移開工作臺和分度鼓輪等組成。輔助部件是附屬于動力部件并且配合一起才起作用的部件，是由排屑、冷卻、氣動、液壓等裝置組成的。2.設(shè)計任務(wù)任務(wù)的內(nèi)容與要求根據(jù)鉆曲軸法蘭底盤螺栓孔工序的原始數(shù)據(jù)，按照具體要求，參考零件圖,大量生產(chǎn)?！?〕.綜合運用所學(xué)知識,搜集有關(guān)資料,獨立完成專用機床及夾具設(shè)計,(擬定組合機床設(shè)計方案,確定切削用量和選擇刀具,繪制被加工零件工序圖,加工示意圖,機床聯(lián)系尺寸圖,填寫機床生產(chǎn)率計算卡,選通用部件和設(shè)計專用部件,繪制專用部件和專用夾具裝配圖及非標零件圖等).〔3〕.設(shè)計方案和計算正確,表達合理,圖紙符合制圖標準,翻譯一篇有關(guān)的外文資料,認真寫好畢業(yè)設(shè)計說明書(約10000字).該課題主要按照可完成工序內(nèi)容進行該組合機床總體設(shè)計、分系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、主要零件設(shè)計。具體有：1．擬定自動化方案，確定總體布局；2．方案分析及方案設(shè)計；3．總體設(shè)計〔布局、主要參數(shù)、運動方案和原理、驅(qū)動及控制方案等〕；4．機械結(jié)構(gòu)裝配設(shè)計；5．主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.夾具的初步設(shè)計3.1夾緊裝置應(yīng)具備的根本要求(1)夾緊過程可靠，不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。(2)夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中其位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。(3)操作簡單方便，省力，平安。(4)結(jié)構(gòu)性好，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)力求簡單，緊湊，便于制造和維修。3.2夾緊力方向和作用點的選擇(1)夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準。(2)夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并靠近支承元件的幾何中心。(3)夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力的大小。(4)夾緊力的方向和作用點應(yīng)施加于工件剛性較好的方向和部位。(5)夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近工件加工外表。為提高工件加工部位的剛性，防止或減少工件產(chǎn)生振動，應(yīng)將夾緊力的作用點盡量靠近加工外表。(6)自由度的分析：1)工序定位裝置分析：a)為了保證螺栓孔與中心孔中心線C的同軸度要求及位置精度要求，那么應(yīng)限制元件的Z方向的移動，轉(zhuǎn)動，和Y方向的移動三個自由度；b〕為了保證主軸和連桿軸的同軸度要求，需要限制X方向的移動，轉(zhuǎn)動，和Y方向的轉(zhuǎn)動三個自由度。綜上所述，限制工件的六個自由度。2)定位元件限制自由度分析：a)用兩個V型塊定位限制工件的四個自由度即X的移動，X的轉(zhuǎn)動，Y的移動，Y的轉(zhuǎn)動；b)用支承釘定位，通過支撐釘接觸限制Z轉(zhuǎn)動的自由度c)用支撐釘定位，通過支撐釘接觸限制Z移動的自由度由此可知，選擇定位元件實現(xiàn)了平安定位。圖3-1夾緊簡圖4.專用機床的總體設(shè)計4.1確定切削用量以及選擇刀具4.1.1確定工序間的余量為了穩(wěn)定保證加工精度和加工的順利進行，必須要合理地確定工序間余量。4.1.2選擇切削用量是否合理地選擇切削用量，會影響專用機床的生產(chǎn)率、加工精度、刀具耐用度、正常工作及機床的布局型式等。由于加工直徑d=14.45mm和d=13.75mm兩類孔，都在12-22范圍內(nèi)，加工工件硬度在197-250HBS硬度以內(nèi)，根據(jù)?組合設(shè)計機床?表3-7得，鉆頭的進給量f=0.2mm/r,鉆頭速度，根據(jù)得，那么鉆速273r/min.4.1.3確定需要的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度計算切削力、切屑扭矩、切屑功率的時候，孔的直徑大小有兩種，但由于兩種孔徑相差比擬少，在計算時候選擇加工直徑14.45的孔的刀具為計算直徑，對計算結(jié)果影響不大，還滿足要求。mm孔的選擇14m的刀具，13.75mm孔的選擇13.5mm刀具。根據(jù)?切屑用量簡明手冊?表2-32的公式：主切削力式中――決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)d――刀具直徑――進給量――總修正系數(shù)查?切屑用量簡明手冊?表2-32:查?切屑用量簡明手冊?表2-3的公式得：切削功率P==0.356kw根據(jù)?組合機床設(shè)計?式3-4得，鉆頭的耐用度為5.機床總體設(shè)計――三圖一卡5.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、外表粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準、夾壓部件及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖根底上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)。也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重要技術(shù)文件。圖5-1曲軸工序圖5.2加工示意圖零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布局狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程以及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要部位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)。圖5-2加工示意圖5.3選擇刀具、對刀裝置5.3.1刀具選擇考慮到工件的材料工件加工尺寸精度外表粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，采用直柄麻花鉆加工。專用機床上鉆孔，大多采用高速鋼鉆頭在結(jié)構(gòu)鋼上鉆，根據(jù)?機械制造技術(shù)根底課程設(shè)計指導(dǎo)教程?表3－3得，選擇直徑為13.5mm和14mm的直柄短麻花鉆。鉆套高度和排屑間隙根據(jù)?組合機床設(shè)計?表3-17得，鉆套高度與孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件外表形狀等因素有關(guān)。一般情況下孔距精度在±0.25mm或自由尺寸時，鉆套高度H=〔1.5-2〕d.鉆套底部與工件間的距離稱為俳屑間隙為h。h應(yīng)適中選取，h值可按以下選取：h=(0.3-0.7)d;加工鋼時，h=〔0.7-1.5〕d.本次鉆套高度為30mm，排屑間隙為12mm。5.4初定主軸的類型、尺寸和外伸長度綜合考慮加工精度和具體工作條件，由于是用于與刀具連接的銑工序，主軸為剛性主軸。根據(jù)計算出來的切削扭矩M=12.48N.m，根據(jù)?組合機床設(shè)計?表3-21、表3-19和表3-22得，選取得B=7.3,初步確定主軸直徑為：d≥B·=24.1mm選定主軸直徑為25mm，初定采用長主軸主軸直徑38/26，主軸外伸115mm。5.5確定動力部件的工作循環(huán)及其工作行程動力部件的工作循環(huán)是指：加工的時侯動力部件從原始的位置開始運動到加工終了的位置又返回到原始的位置的動作過程。它一般包括快速引進、工作進給、快速退回等動作的。〔1〕工作進給長度應(yīng)等于工件加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度根據(jù)工件端面誤差情況在5～10毫米之間選擇，取10毫米，切出長度在采用一般簡單刀具時，參照?組合機床設(shè)計?表3-24，鉆孔切出長度=1/3d+(3-8〕=10。〔2〕快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和?？焖僖M是指動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置。在采用固定式夾具的專用機床上，快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而卻不影響工件裝卸，所以取液壓滑臺的長度為快速退回長度為400mm。圖5-2加工示意圖5.6機床聯(lián)系尺寸圖機床的聯(lián)系尺寸用來表示機床各個組成部件之間的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系，用來檢驗機床各部件的相對位置及其尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合理；并進一步開展多圖5-3機床尺寸聯(lián)系圖軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)。如圖5-3所示。5.7動力部件的選擇動力部件是通用部件中最根本的部件。第一種動力部件是傳遞切削主運動的部件，它包含了動力箱、完成各種專能工藝的切削頭〔單軸頭〕，如銑削頭、鏜削頭、轉(zhuǎn)削頭、鏜孔車端面頭等等。第二種是傳遞進給運動的部件，它包含了液壓滑臺和機械滑臺等。第三種是轉(zhuǎn)塔動力部件，它包含了多軸轉(zhuǎn)塔頭和單軸轉(zhuǎn)塔頭等。根據(jù)切削功率選擇機床電動機時，還要考慮機床的傳動效率，?金屬切削原理與刀具?公式4.1-4，電動機功率根據(jù)查閱?組合機床設(shè)計?表2-15，選用1TD40型動力箱，選用電動機Y132S-6，功率N=3.0千瓦，動力箱輸出轉(zhuǎn)速，動力箱與動力滑臺結(jié)合面尺寸：長500毫米，寬500毫米；動力箱和多軸箱結(jié)合面之間的尺寸為：寬度為395毫米，高度為320毫米，動力箱的輸出軸距箱底面高度為160毫米。為了節(jié)省時間和提高生產(chǎn)率，法蘭底盤六個孔同時加工，根據(jù)計算得出的切削力，算出軸向切削合力，出于與電機箱的配套關(guān)系，查閱?組合機床設(shè)計?表2－4，選用1HY40A－I型液壓滑臺。臺面寬400mm，臺面長800mm，行程長400mm，導(dǎo)軌采用“矩－矩〞的型式，滑臺和滑座總高度為320mm，滑座長度為1240mm，允許的最大進給力為20000N，快速行程速度為8m/min，工進速度為12.5～500mm/s。其相關(guān)參數(shù)如附表1：圖5-4液壓滑臺附表1〔mm)型號型式BB1B2B3LL1L2L3Hb1nmde1HY40IA4004009660.540080012407732035523M1640-120夾具輪廓尺寸確實定專用機床的夾具是保證零件順利加工和保證加工精度的重要專用部件。為了確定的夾具輪廓尺寸：主要是指夾具底座的長度、寬度和高度。這些尺寸確實定，除了首先要考慮工件輪廓尺寸、形狀、具體結(jié)構(gòu)外，還須考慮能夠布置下保證加工要求的定位、限位、夾緊機構(gòu)，而且還要考慮夾具底座和機床其他部件的連接、固定所需要的尺寸,夾具底座輪廓尺寸取1174X280X411。5.8機床裝料高度確實定裝料高度是指機床上夾具體的工件的定位基準到地面之間的垂直距離。我國過去一直設(shè)計的組合機床一般取裝料高度為850mm。為提高通用部件及支承部件的剛度，新公布的組合機床標準推薦裝料高度為1060mm，與國際標準〔ISO〕一致。本專用機床中，多軸箱的主軸高度110mm，液壓滑臺高度320mm，選取側(cè)底座高度560mm，夾具底座高度411mm，綜合以上因素，裝料高度取為1016mm。5.9多軸箱的輪廓尺寸根據(jù)?組合機床設(shè)計?這本書查的，標準通用的鉆削類多軸箱厚度有兩種規(guī)格的尺寸,臥式為325mm,立式為340mm,其中最重要的是要確定多軸箱的寬度B、高度H和最低主軸高度h1。多軸箱的寬度B,高度H的大小主要與被加工零件孔的位置分布有關(guān),可很據(jù)下式來確定:b――工件在寬度方向上兩個相距最遠的孔的距離〔mm〕b1－－為最邊緣主軸中心距箱外壁的距離〔mm〕h――工件在高度方向上兩相距最遠的孔的距離〔mm〕h1――最低的主軸高度〔mm〕式中h和b為。多軸箱里的齒輪排布必須要有足夠空間，否那么會干預(yù)，所以取b≥70～100mm。多軸箱最低主軸高度h1是與工件最低孔位置，滑臺滑座總高度，機床裝料的高度，側(cè)底座的高度，滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊的高度等尺寸之間的關(guān)系來確定的。由于本次選擇的是臥式機床，h1要保證潤滑油不至于從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h1＞85～140毫米。b=100mm，h=110，取b1=180mm，h1=170mm，算得B=450mm，H=460mm。根據(jù)算得的結(jié)果,參照?組合機床設(shè)計?表4－1，選取滑臺臺面寬度400mm相應(yīng)的多軸箱高500mm，寬500mm。如圖5-5所示。圖5-5多軸箱輪廓尺寸5.10機床生產(chǎn)率計算卡由于已經(jīng)選好了機床的循環(huán)所要求的切削用量、工作行程長度、動力部件的快速和工進速度等，這樣就可以算出機床的生產(chǎn)率，并可以編制生產(chǎn)計算卡，就可以把機床的加工過程、完成每一動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負載率等反映出來。如表5-1所示。實際生產(chǎn)率指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A〔包括備品和廢品率在內(nèi)〕所要求的機床生產(chǎn)率。全年工時總數(shù)K和實際生產(chǎn)率直接關(guān)系，很據(jù)以往的經(jīng)驗，單班制時生產(chǎn)總數(shù)k取2350小時，兩班制生產(chǎn)總數(shù)K取4600小時?，F(xiàn)要求年生產(chǎn)綱領(lǐng)為40000件，那么指所設(shè)計機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。式中――生產(chǎn)一個零件所需的時間〔分〕，它可根據(jù)以下計算：式中、――是刀具第一進給行程長度〔毫米〕；、--是刀具第二進給行程長度(毫米)；――是刀具第一進給量〔毫米〕；--第刀具二工作進給量〔毫米〕；――是動力滑臺停留在死擋鐵上的時間，一般是指加工到終點位置，即無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5-10r所需的時間〔分〕；――分別為動力部件快進、快退行程長度〔毫米〕；――動力部件快速行程速度〔米/分〕；――是直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺一次工位轉(zhuǎn)換的時間,一般可取0.1min〔分〕；――工件裝、卸的時間，由以往經(jīng)驗得,取0.5-1.5min。由以上分析取L1=L2=30mm,==0.2x273r/min=54.6r/min,=10x0.15/15=0.1min，,=8m/min=0，=0.844min計算得出機床負載率根據(jù)以往的經(jīng)驗得，機床比擬適宜的負荷率為，故該機床的切削用量和設(shè)計方案合理。表5-1機床生產(chǎn)率計算卡6.多軸箱設(shè)計6.1專用機床多軸箱的用途及分類多軸箱是連接刀具的局部并且是專用機床最為重要的組件之一，它的組成是通用組件。多軸箱顧名思義是由軸組成的，其結(jié)構(gòu)是根據(jù)被加工零件的加工要求和刀具的類型等相關(guān)來設(shè)計的，它所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是電動機通過動力箱傳遞的。多軸箱在其結(jié)構(gòu)的大小方向上分兩類；大型多軸箱和小型多軸箱。大型多軸箱分為兩種：通用〔亦稱標準〕多軸箱和專用多軸箱。專用多軸箱的是為了加工某種工件而專門設(shè)計的。6.2通用多軸箱的組成和通用部件通用多軸箱的根本組成和根本結(jié)構(gòu)如圖6-1所示： 圖6-1多軸箱根本結(jié)構(gòu)多軸箱的通用零件是構(gòu)成標準多軸箱的根底，主要由箱體，傳動軸，主軸，軸套和齒輪構(gòu)成。6.3多軸箱的通用零件1〕箱體很據(jù)?組合機床設(shè)計?的經(jīng)驗得。箱體用灰鑄鐵鑄造，材料的強度為HT200，前、后、側(cè)蓋的牌號為HT150-33，多軸箱箱體的形狀和尺寸，應(yīng)按標準GB36681—83選擇。通用多軸箱箱體厚度為180mm，用于臥式的多軸箱前蓋厚度為55mm，用于立式的多軸箱前蓋兼作油池，加厚為70mm，基型后蓋一般取厚度為90mm，另外的三種后蓋的厚度可根據(jù)實際多軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和一些傳動零件而選定，可取50mm、100mm和150mm三個的任意一個。〔2〕選擇軸類零件根據(jù)這次設(shè)計的需要，主軸選擇鉆削主軸，而不采用攻絲主軸。鉆削主軸于軸承之間的配合可分為三種：A主軸的前支承后支承均為滾錐軸承;B主軸的前支承是由止推軸承和滾珠軸承組成，后支承是滾珠或滾錐軸承;C主軸的前支承和后支承均由止推軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承組成。很據(jù)?組合機床設(shè)計?的經(jīng)驗得，滾針主軸的材料是：20Cr鋼，并進行熱處理S0.5-C59，其他主軸的材料是：40Cr鋼，熱處理為C42。通用傳動軸與軸承之間的配合大致可分為：1．滾針傳動軸2．滾錐傳動軸3．埋頭傳動軸4．手柄軸5．油泵傳動軸6．攻絲用蝸桿軸。通用的傳動軸在其用途上可分為42種。普通傳動軸共有39種，油泵傳動軸一種，攻絲用蝸桿軸兩種。這里的通用傳動軸材料一律為45號鋼，進行調(diào)質(zhì)處理T215。〔3〕通用齒輪多軸箱用的通用齒輪，有傳動齒輪，動力頭齒輪和電機齒輪三種。三種齒輪的材料均為45號鋼，齒輪的熱處理為齒部進行高頻淬火G54.6.4多軸箱結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計算6.4.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡〞整理編繪出來的，其內(nèi)容包括多軸箱設(shè)計的原始要求和條件。在繪制此圖時從“三圖一卡〞中可知：多軸箱輪廓尺寸500×500毫米。工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸。工件與多軸箱相對位置尺寸。圖6-2原始依據(jù)圖根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖。見圖6-2和附表。附表：被加工零件名稱：曲軸法蘭材料：球墨鑄鐵硬度：HB197～2596.4.2主軸外伸尺寸及切削用量表6-1主軸的參數(shù)主軸直徑〔毫米〕主軸外伸尺寸D/d(毫米〕L=115(毫米〕V(米/分〕n(轉(zhuǎn)/分〕f(毫米/轉(zhuǎn)〕2538/264.4100動力部件1TD40-Y132S-6型動力箱功率3.0千瓦，動力箱輸出到驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速為480r/min，驅(qū)動軸到滑臺外表的垂直距離為160mm。6.4.4主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，而且考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，由于本工序進行的是鉆螺栓孔，主軸的軸向切削力較大，采用推力球軸承承受軸向力，而用角接觸球軸承承受徑向力。由于鉆螺栓孔時有單向的軸向力產(chǎn)生，所以要主軸前端安裝一對推力球軸承。計算多軸箱的動力計算多軸箱的動力時，要同時計算進給力和多軸箱所需的功率。多軸箱所需的功率，應(yīng)等于切削功率，空載消耗功率及與負載成正比的附加功率之和，即：式中：——多軸箱總功率；——各主軸切削功率的總和；——各軸空載消耗功率的總和；——各軸附加功率的總和。式中可根據(jù)各主軸的切削用量查?組合機床切削力及功率計算圖?得到?？刹?組合機床設(shè)計?表4—4，與負載成正比的附加功率，一般取所傳遞功率的1%。和的計算都需在傳動結(jié)構(gòu)確定以后才能進行。傳動系統(tǒng)確定前可按下式初步估算多軸箱所需的功率式中：——主軸切削功率的總和；——組合機床多軸箱傳動效率。=0.8-0.9，本次設(shè)計的多軸箱需同時鉆法蘭底盤六個孔，需要6跟主軸，由于主軸越多值取越小，故取=0.8。切削功率為：kw6.5主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算6.5.1主軸分布類型由于同時加工六個孔，加工的六個孔在同一圓周上，可以用一根傳動軸帶動6根主軸進行加工，所以本次設(shè)計的多軸箱有6根圓周分布的主軸。6.5.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算多軸箱的傳動系統(tǒng)，就是動力箱輸出軸〔亦稱多軸箱驅(qū)動軸〕通過一定的傳動鏈把的轉(zhuǎn)速和動力按已設(shè)好的需要分配到各個主軸。設(shè)計的多軸箱的傳動系統(tǒng)，會影響多軸箱的工作質(zhì)量，通用化程度，還會影響設(shè)計本錢等等。1.傳動系統(tǒng)的一般要求設(shè)計傳動系統(tǒng)，為了保證主軸能夠正常的狀態(tài)下工作，而且還要保持足夠的強度、剛度和轉(zhuǎn)速等，為了經(jīng)濟效益和提高效率等，傳動件，如主軸、傳動軸、齒輪等的能省那么省，因此，要注意一下幾點：〔1〕中間傳動軸的數(shù)量能省那么省，最好的是：一根中間傳動軸帶動多根主軸同時加工。這樣既能減輕主軸的負擔，又能節(jié)省材料，提高經(jīng)濟效益?！?〕為了齒輪傳動更加緊湊，的齒輪傳動副的最正確傳動比要設(shè)在1～1.5左右，在多軸箱后蓋內(nèi)的第Ⅳ排齒輪傳動副，根據(jù)實際情況，可取大些的傳動比，最好不超過3～3.5?！?〕轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩成反比，當驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時，一般用逐步降速來傳動；反之，可先升速再降速再降速?？傊鸵鶕?jù)實際情況設(shè)計傳動系統(tǒng)。〔4〕粗加工時，切削力相比照擬大，為了減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形，軸上的齒輪應(yīng)該設(shè)計靠近前支承除此之外，還是要合理的設(shè)計分配各主軸，傳動軸的數(shù)量盡量少；采用粗加工和精加工合一的多軸箱，要分開粗、精傳動路線。2.傳動系統(tǒng)設(shè)計方法軸圍繞圓周分布，用一根中間傳動軸帶動6根主軸確定驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置。驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)向方向可以任意選擇；驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速由動力箱型號定為480r/min。其水平方向位置為距主軸地面160mm，垂直方向在動力箱的中線上。用最少數(shù)量的齒輪和中間傳動軸把驅(qū)動軸和各主軸連接起來。潤滑油泵的安排。油泵軸的位置要盡可能靠近油池，離油面高度不大于400~500mm；油泵為葉片泵，油泵轉(zhuǎn)速在400~800r/min。3.擬定多軸箱傳動方案由于采用6主軸，主軸轉(zhuǎn)速均為273r/min，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為480r/min，由圖6-3可算出驅(qū)動軸到主軸1〔或2〕的總傳動比，由于驅(qū)動軸到主軸的總傳動比為，傳動比不符合合理范圍內(nèi)，考慮到主軸是圍繞著一個尺寸比擬小的圓分布的，應(yīng)在驅(qū)動軸與主軸之間增加一中間傳動軸，如以下圖：圖6-3多軸箱軸的安排4.傳動系統(tǒng)設(shè)計，驅(qū)動軸8與中間傳動軸7要降速傳動比，傳動軸7與主軸要升速傳動比=1.51。由于是6根主軸，主軸規(guī)格相同，軸上傳動齒輪規(guī)格也相同。5.傳動軸直徑確實定傳動軸要滿足強度和剛度的要求。強度是表示：在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度是表示：軸在載荷下發(fā)生的變形。所以，為了保證精度，要校核軸的剛度。傳動軸7的扭矩為：根據(jù)?組合機床設(shè)計?表3-19公式，傳動軸B=5.2，所以d≥B·=31.9mm，由于降速比為2.67，所以取相對大傳動軸直徑為40mm。6.確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)各齒輪的轉(zhuǎn)速：驅(qū)動軸8與傳動軸7的傳動比為i=1/2.67，傳動軸7與6根主軸的傳動比i=1.52由于驅(qū)動軸上的齒輪齒數(shù)有一定限制〔〕，通過查?金屬切削機床?表7-21，，傳動軸7與主軸要升速傳動比=1.51得，主軸齒數(shù)為23.根據(jù)?組合機床設(shè)計?§4-2公式式中N－－齒輪傳遞功率〔千瓦〕Z――一對齒輪中小齒輪的齒數(shù)n――小齒輪的轉(zhuǎn)速〔轉(zhuǎn)/分〕驅(qū)動軸與傳動軸7的齒輪組：，取模數(shù)為3兩軸中心距：mmmm傳動軸7與主軸傳動時，，模數(shù)m取2，傳動軸7與傳動軸8的傳動比i=1.52，設(shè)齒數(shù)和為58，兩軸中心距A=mm.驅(qū)動軸與油泵傳動軸的傳動：多軸箱工作時,要求齒輪工作時不能攪起油池底的沉積物,齒輪頂圓到油池底的距離大于30～50mm,對于圓柱齒輪傳動,圓柱齒輪浸入油中至少應(yīng)有一個齒高,且不得小于10mm。驅(qū)動軸與油泵傳動軸之間傳動比依照中心距A=64mm,模數(shù)m=3，驅(qū)動軸齒輪齒數(shù)，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速根據(jù)，得出，根據(jù)傳動比,計算出，查?組合機床設(shè)計?表4-2得，油泵傳動軸直徑d=20mm7.齒寬確實定?機械設(shè)計?齒輪寬度計算公式計算后再做適當圓整，為了齒輪配合工作時不會因為裝配產(chǎn)生的軸向位錯而減少嚙合齒寬，根據(jù)經(jīng)驗得，一般小齒輪的齒寬要人為的加寬5至10厘米。其中圓柱齒輪的齒寬系數(shù)查?機械設(shè)計?表10-7有：驅(qū)動軸與傳動軸的傳動：，圓整后取=25mm,=30mm。傳動軸與主軸的傳動：，圓整后取=20mm,=25mm。油泵齒輪：，圓整后取B=24mm。6.6強度校核6.6.1主軸的強度校核軸的計算方法主要有三種方法：扭轉(zhuǎn)強度計算，按彎扭合成強度計算，按扭轉(zhuǎn)剛度校核計算。a.按扭轉(zhuǎn)強度條件驗算按扭轉(zhuǎn)強度計算只需要知道轉(zhuǎn)矩大小，方法簡便。它主要用于以下情況：1〕傳遞轉(zhuǎn)矩或以轉(zhuǎn)矩為主的傳動軸;2〕初步估算軸徑以便進行結(jié)構(gòu)設(shè)計查?材料力學(xué)I?式3.11得，軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：根據(jù)?機械設(shè)計課程設(shè)計?公式3-11得， ,其中為齒輪的傳動效率，為一對軸承的效率。 查?機械設(shè)計?表15-3得到＝25～45MPa，，所以強度符合要求b.按彎扭合成強度條件計算彎扭合成強度條件為：=≤[-1]式中：——軸的計算應(yīng)力，單位為MPaM——軸所受的彎矩，單位為N﹒mmT——軸所受的扭矩，單位為N﹒mmW——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為[-1]——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力，單位為N﹒mm。受力分析：齒輪圓周力齒輪徑向力Fr=tan=840×tan20°＝306N水平面內(nèi)的支反力===(840+306)/2=573N垂直面內(nèi)的支反力，N﹒mmN﹒mmN﹒mmN﹒mm根據(jù)?機械設(shè)計?表15-1查得[-1]＝60MPa=43.5MPa≤[]=60MpPa[]，所以強度符合要求。c.按扭轉(zhuǎn)剛度校核計算軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為≤[]/m=5.73×10/m式中T--軸所受的扭距N.mmG--軸的材料的剪切彈性模量，對于鋼材G=8.1×104MpaIp--軸截面的極慣性矩,對于圓軸Ip=d/32本設(shè)計中，對于主軸，=1/2=0.5/m，對于傳動軸，=1/m所以主軸滿足設(shè)計要求。圖6-4分析圖6.6.2齒輪的強度校核A.計算齒根彎曲疲勞強度:齒輪傳動時齒根所受的彎矩最大，因此齒輪齒根為危險面。由?機械設(shè)計?第十章“齒輪傳動〞齒輪危險面的彎曲強度條件式有==[F]式中Y為載荷作用于齒輪頂時應(yīng)力校正系數(shù)b為齒輪寬度,m為齒輪模數(shù)K為齒輪強度載荷系數(shù)，K=KKKK，各參數(shù)均可查表獲得.K為齒輪間載間荷分布系數(shù),取K=1.05算得K=1.0×1.3×1.1×1.05=1.5為齒輪所受的圓周力：=2000T/D=2000×9549式中：T——為轉(zhuǎn)距N·m,1)校核第一對齒輪由上式計算可得：=2000×9549×2.36/〔560×54〕＝1164.16N因為第一對齒輪小齒輪齒數(shù)18,查?機械設(shè)計?表10-5可得外齒輪齒形系數(shù)Y=2.91，外齒輪修正系數(shù)Y=1.53,查?機械設(shè)計?表10-7得Φd=0.5，b=Φd×d=27==112.5MP查?機械設(shè)計?圖10-20可查得[]Y=450MP所以＜[F]故齒輪彎曲疲勞強度到達設(shè)計要求。2)校核第二對齒輪第二對齒輪小齒輪齒數(shù)為z=21,查?機械設(shè)計?表10-5可得Y=2.76,Y=1.56同理得F=1489N=101.8MPa＜[F]故齒輪彎曲疲勞強度到達設(shè)計要求。校核第三對齒輪第三隊齒輪小齒輪齒數(shù)z=23,查?機械設(shè)計?表10-5得，Y=2.66,Y=1.54=＜[F]，故齒輪彎曲疲勞強度到達設(shè)計要求。b.齒輪齒面接觸疲勞強度的計算:齒輪齒面接觸疲勞強度可由下式校核式中：是彈性影響系數(shù)，單位為，查?機械設(shè)計?表10-6,=188.0K為載荷系數(shù)，K=KKKK=1.0×1.3×1.1×1.05=1.5Ft為齒輪所受的圓周力：Ft=2000T/D=2000×9549u為大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；b為齒輪設(shè)計工作寬度，b=Φ×；為小齒輪的分度圓直徑。4)校核驅(qū)動軸與傳動軸齒輪這對齒輪的小齒輪為驅(qū)動軸齒輪，其直徑=3×21=63mm,b=Φd×=31.5mm,(查?機械設(shè)計?表10-7得Φd=0.5)Ft=2000×9549×2.36/〔480×3×21〕=1490.5N=560MPa查?機械設(shè)計?圖10-21可查得=580MP故＜，所以齒輪齒面接觸疲勞強度到達設(shè)計要求。5)校核傳動軸7與主軸齒輪這對齒輪的小齒輪為主軸，其直徑=46,b=Φd×=23mm,=2000×9549×0.36/〔273×46〕＝457N得σH=333.1MPa故H＜，所以齒輪齒面接觸疲勞強度到達設(shè)計要求。6)校核傳動軸7軸與傳動軸8這對齒輪的小齒輪亦為油泵軸齒輪，其直徑=66,b=Φd×=33Ft=2000×9549×0.825/〔141×66〕＝1693.1N得σH=416.6MPa故H＜，所以齒輪齒面接觸疲勞強度到達設(shè)計要求。〔3〕軸承的校驗由于主軸承受很大的軸向力，故設(shè)計采用一推力球軸承置于主軸前支承處，主軸承受軸向的切削力1417N。軸承的根本額定動載荷計算如下：其中各參數(shù)：P當量動載荷,P=XFr＋YFan軸承轉(zhuǎn)速，即主軸轉(zhuǎn)速，故n=273r/minLn＇預(yù)期計算壽命，查?機械設(shè)計?表13-3可得,根據(jù)本次的設(shè)計任務(wù)取h.指數(shù)，對于球軸承，=3;對于滾子軸承，=10/3.對于只承受純軸向載荷Fa的推力球軸承，有P=Fa,但在實際中，許多支承還會出現(xiàn)如沖擊力、不平衡作用力、慣性力等的附加載荷.為此，根據(jù)經(jīng)驗乘上一個載荷系數(shù)fP,所以P=FafP,fP可由表13-6查得fp=1.2～1.8,取fp=1.5,故P=FafP=1417×1.5=2125.5N得此外，主軸還受一定的徑向載荷，根據(jù)前面算出的切削徑向力為1088N。本設(shè)計采用一對角接觸球軸承承受徑向載荷和少量的軸向載荷，根據(jù)其設(shè)置位置,主軸刀具到前端軸承距離為535mm，前端軸承到后端軸承距離為125mm，那么根據(jù)扭距關(guān)系前端軸承的載荷后端軸承載荷為查?機械零件手冊?，根據(jù)其軸徑選用代號為7205的角接觸球軸承。6.7多軸箱的坐標計算計算多軸箱坐標，由于已經(jīng)知道驅(qū)動軸的位置還有驅(qū)動軸和傳動軸和傳動軸于主軸的齒輪配合配合關(guān)系,根據(jù)公式就可以算出各軸之間的距離，然后就可以完整的標注出軸、孔以及齒輪的位置了，最后繪制坐標檢查圖,然后全面檢查傳動系統(tǒng)。如以下圖6-5所示。圖6-5多軸箱坐標圖由于設(shè)計多軸箱的2根主軸位于同一水平線上，因此根據(jù)坐標對稱，可算主軸的坐標以及其他傳動軸的坐標油泵軸9X=191.5